SysML et Simulation

Jean-Michel Bruel

18 octobre 2013

Objectifs

Intérêt de l’IDM pour les modèles scientifiques et mathématiques
Apport du génie logiciel et de la méta-modélisation
Illustration par SysML (plus cet aprem ⇒ T. Millan)

Pour ceux qui n’y voient rien à l'écran : http://jmbhome.heroku.com/talks

Version des slides : 1.3

Qui suis-je ?

Professeur à l’Univesité de Toulouse
Co-fondateur de l’association SysML-France
Membre du comité éditorial de la revue SoSyM
Membre du Steering Committee de la conférence ACM/IEEE MODELS
Co-responsable de l’axe Systèmes Ambiants de l’IRIT

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Organisation

C’est quoi un modèle ?
SysML
SysML et Simulation
Et ensuite ?

C’est quoi un modèle ?

La réponse (soft) de Google…

C’est quoi un modèle (pour nous)

Un ensemble de diagrammes / vues / considérations / …

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C’est quoi un modèle (suite)

Ou plus exactement : un ensemble d’artefacts

C’est quoi un modèle (suite)

Modèles "scientifiques" vs modèles "logiciels"
Assemblages d’outils vs IDM

Modèles "scientifiques"

Approche "Bottom-Up"

⇒

Modèles "Génie Logiciel"

Approche "Top-Down"

⇒

Assemblages vs IDM

Architecture classique entre applications du domaine scientifique :

pipe
scripting "à la unix"

Assemblages vs IDM (suite)

Architecture classique en IDM :

openData
metamodèles
transformation

Notations pour l’Ingénierie Système

Exemples tirés de [SEE-Book] :

AADL	SysML	Marte

SysML (minimalist)

SysML (maximalist)

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C’est quoi SysML?

Date de naissance non officielle : 2001!
Première spécification adoptée à l’OMG™ : 19 septembre 2007
Version actuelle : 1.3 (12/06/2012)
Paternité : OMG™ / UML™ + INCOSE
Auteurs principaux :
- Conrad Bock
- Cris Kobryn
- Sanford Friedenthal
Logo officiel :

SysML, c’est…

Un ensemble de 9 types de diagrammes :
- Diagrammes structuraux
  - Diagrammes de définition de blocks (bdd)
  - Diagrammes internes de blocks (ibd)
  - Diagrammes paramétriques (par)
  - Diagrammes de packages (pkg)

SysML, c’est (suite)…

Diagrammes comportementaux
- Diagrammes de séquence (seq)
- Diagrammes d’activité (act)
- Diagrammes de cas d’utilisation (uc)
- Diagrammes d'états (st)
Diagramme d’exigence (req)

SysML, c’est (suite)…

Un profil UML™, c’est à dire une extension de cette notation
Une notation de plus en plus enseignée et connue et qui servira donc de plus en plus de référence à la modélisation des systèmes

SysML, ce n’est pas…

Une méthode ou une démarche de développement de système
Un outil
Un remplaçant aux outils et langages existants

Pourquoi une nouvelle notation ?

Il existe une notation qui se veut "unifiée" pour les modèles : UML™.

UML 1.x était complètement inadaptée :
- Principalement pour les systèmes d’information
- Peu de liens entre les diagrammes
- Peu de liens entre les modèles et les exigences

Pourquoi une nouvelle notation ? (suite)

UML 2.x n’est pas beaucoup mieux si ce n’est :
- Implication des ingénieurs systèmes pour sa définition
- Introduction du diagramme de structure composite

Pourquoi une nouvelle notation ? (suite)

En conclusion UML™ est une bonne base :

Standard De facto en génie logiciel
Fournit beaucoup de concepts utiles pour décrire des systèmes (même complexes)
Stable et extensible (grâce notamment au mécanisme de profile)
Beaucoup d’outils disponibles

Pourquoi une nouvelle notation ? (suite)

Mais…

Vocabulaire beaucoup trop « software » pour être utilisé par les ingénieurs systèmes (concept de classe ou d'héritage par exemple)
Trop de diagrammes (13 sortes)

Différence avec UML

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Qui est "derrière"?

Industrie: American Systems, BAE Systems, Boeing, Deere & Company, EADS Astrium, Eurostep, Israel Aircraft Industries, Lockheed Martin, Motorola, NIST, Northrop Grumman, oose.de, Raytheon, Thales, …
Vendeurs d’outils: Artisan, EmbeddedPlus, Gentleware, IBM, Mentor Graphics, PivotPoint Technology, Sparx Systems, Vitech, …
Autres organisations: AP-233, INCOSE, Georgia Institute of Technology, AFIS, …

Différents diagrammes

Les 9 diagrammes SysML

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Outils SysML

Voici une liste non exhaustive :

Etat actuel

Adoption de plus en plus large
- Nombreuses industries
- Militaires
Enseigné massivement
- dans le cycle ingénieur (N7, ISAE, Masters)
- au bac STI2D depuis 2011
- en prépa dès cette rentrée 2013

Enjeux et retours industriels

Architecture d’entreprise
- Grands groupes (DODAF/MODAF)
- Armée (Systems of Systems)
Ingénieurs métiers (Maths, Physique, etc.)
- Couplages MATLAB, Harmony Process
- SysML+Modelica
- SysML+Simulink
RT&E
- SysML+SystemC
- SysML+VHDL
- SysML / MARTE

Domaines principaux

DSL
- AUTOSAR, EAST-ADL (Automobile)
- Aéronautique
- Transports & Automotive
- Médical (certification aussi!)
- Systems on Chips
Animation/Simulation de modèles
- ALF
- IFx-Omega
- AVATAR

SysML et Simulation

Exemple : SysML4Modelica

Standard OMG

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SysML4Modelica chez Thales

Tiré de la dernière journée SysML Laurent Rioux

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SysML4Modelica chez Thales

Tiré de la dernière journée SysML Laurent Rioux

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Illustration Topcased

Illustration TTool

http://ttool.telecom-paristech.fr

Exemple de retour Airbus

le principal gain cité par Airbus sur l’utilisation des modèles en ingénierie des systèmes, c’est la détection des pb dans les exigences (incohérences notamment).

-- Raphaël Faudou , Head of R&D methods and tools - critical and Embedded systems at AtoS

En IS, ce gain arrive en tête avant la génération documentaire ou la simulation
En IS, ce gain arrive loin avant la génération de code (Soft)

Et ensuite?

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Du document-centric au model-centric

Progrès de l’IDM
- Outils pour créer des DSL (succès de Xtext par exemple)
- Outils de transformation de modèles
Déjà utilisé dans certains organismes de certification
- Alstom dans le ferroviaire par exemple

Projets et initiatives

POLARSYS
VeriFME
COSINUS
SAFE
OverSoC
HELP
SecReSoC
ID4CS
HECOSIM
MOPCOM
SoCLib
IMOFIS (Obeo Alstom)
…

Quelques retours industriels

Airbus: Génération de documentations destinés à la certification (Y. Bernard)
Alstom Transport: SysML en mécanique (A. Gomas), Safety Analysis (E. Soubiran)
Astrium: SysML et le spatial (D. Lesens)
Cassidian: Terminaux de Radio-communication (F. Risy)
CNES: "Personnalisation" de SysML (E. Poupard)
…

Retours industriels (suite)

…
Continental Mexique: Modélisation équipements automobiles (J.-M. Bruel)
EADS: Introduction globale et progressive (C. Marchal)
Nexter Electronics: Génération de modèles SysML à partir de documents (E. Panier)
Rockwell Collins: Safety Assesment (L. Audounet)
CEA: Challenges de l’IDM pour la simulation (Arnaud Cuccuru cet aprem)

Tendances

Intégration des outils de simulations
- Génération de jeux de test
- Annotations (parametric diagrams)
- Animation de modèles
Utilisation de SysML comme lingua franca de l’IS
- Langage pivot
- Langage de glue
Animations et dissémination
- SysML-France
- Comité Technique MBSE de l’AFIS
- Bureau Veritas

Défis

Culturel: Difficulté d’adaptation aux ingénieurs métiers
SysML: masqué (pivot) ou montré (glue) ?
Outils: Libres mais industriels (Polarsys)
Formation: Ingénieurs logiciels / Ingénieurs système

GEMOC

Globalization of Modeling Languages
Plus cet aprem (B. Combemale)
http://gemoc.org/

Exemple de DSL : HPC au CEA

Problématique des simulations dans le contexte du nucléaire :

DSL : Domain Specific Language

HPC : High Performance Calculus

CEA : Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives

HPC au CEA (solution)

Diagrammes paramétriques SysML

Diagrammes paramétriques SysML (suite)

Exemple avec Enterprise Architect : injection de VBScript/JavaScript :

Modèles exécutables

Pourquoi générer du code exécutable ? ⇒ exécutons plutôt les modèles!
Exemples concrets :
- Initiatives autour d’UML (fUML)
- Librairie dédiées (e.g., PauWare)
- Models@runtime (e.g., INRIA/Triskell)

Modélisation collaborative

Vue "centralisée"
- ReMoDD: Repository for Model Driven Development
- SEMCO: System and software Engineering for embedded systems applications with Multi-COncerns
- Tools: Papyrus (SVN), Modelio (Teamwork), eclipse (CDO)
Vue "répartie"
- Modelio Constellation
- eclipse RCP

Last minute… (1)

Last minute… (2)

Sur l’agilité et les modèles : initiative MAC (Modeling in an Agile Context)

Que retenir?

Modèles = First Class Citizens
Elever le niveau d’abstraction (modèles) pour appréhender :
- la complexité
- la communication
- la qualité globale (traçabilité, …)

Ce que j’ai retenu de ce matin…

Des avancées :
- Interdisciplinarité
- Collaboratif (GPL, GitHub, …)
- Agilité
Des besoins :
- Liens entre les modèles (du MindMap au code?)
- Cohérences entre modèles
Des difficultés potentielles :
- Vocabulaire différent

Références et liens utiles

[SEE-Book] Modélisation et analyse de systèmes embarqués (Coll. SEE), F. Kordon, J. Hugues, A. Canals, A. Dohet, 2013. ISBN : 9782746239005. Disponible ici.
[IDM2012] Ingénierie Dirigée par les Modèles, J.-M. Jézéquel, B. Combemale et D. Vojtisek. Ellipses, 2012.
[PRFC] Modélisation de systèmes complexes avec SysML, P. Roques, Collection Blanche, mai 2013. Disponible ici.

Sur l’auteur :
- Slides disponibles ici : http://jmb.c.la
- Site de SysML-France : http://www.sysml-france.org/
- Contact : bruel@irit.fr

SysML-France

Association loi 1901
Prochaine journée SysML :
- 4 février 2014 (juste avant ERTS)
- Thématique : la simulation!

Merci de votre attention

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About…

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